優(yōu)質(zhì)新型旱稻種質(zhì)創(chuàng)新技術(shù)及新品種選育

□文/彭國(guó)威

旱稻即陸稻，雖然在我國(guó)栽培歷史悠久，但過(guò)去由于其低產(chǎn)低質(zhì)，僅作為水雜糧在邊遠(yuǎn)山區(qū)和丘陵地帶少量種植。但是，隨著全球淡水資源日益匱乏，特別是在20世紀(jì)70年代以后，這種粗放種植方式已不再適應(yīng)當(dāng)今的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，因此發(fā)展節(jié)水型旱作農(nóng)業(yè)變得尤為重要。中國(guó)工程院院士盧良恕教授指出，傳統(tǒng)水稻的進(jìn)一步發(fā)展受到水資源條件的限制，加之全球變暖等問(wèn)題，我國(guó)旱災(zāi)發(fā)生頻率和范圍加大，導(dǎo)致現(xiàn)有水稻生產(chǎn)規(guī)模受到影響，每年有1/4 的水稻種植面積減產(chǎn)。在干旱年份，水源不足或旱災(zāi)導(dǎo)致很多水田荒蕪，無(wú)法插秧。因此，發(fā)展節(jié)水型旱作農(nóng)業(yè)備受關(guān)注。

旱稻是將野生旱稻與東北的優(yōu)質(zhì)粳稻進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交，并通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇等方法，最終選育成功的系列品種。該品種具有耐寒、抗旱、高產(chǎn)、抗病等特性。其中，“旱香1號(hào)”和“旱香2號(hào)”兩個(gè)品種，2018年9月1日已經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種保護(hù)辦公室初審，公告通過(guò)申請(qǐng)植物新品種保護(hù)權(quán)。編號(hào)為：“旱香1 號(hào)”20180142.5，“旱香2號(hào)”20180143.4，并于2022年4月20日由中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部正式授予植物新品種保護(hù)權(quán)，并且公告通過(guò)。

本研究討論雜交水稻技術(shù)發(fā)展和“旱香”系列優(yōu)質(zhì)新型旱稻種質(zhì)創(chuàng)新技術(shù)及新品種選育過(guò)程，為旱稻產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。

一、雜交水稻技術(shù)的發(fā)展

（一）三系法雜交水稻育種技術(shù)

第一代雜交水稻育種技術(shù)采用核質(zhì)互作雄性不育系作為遺傳工具的三系法育種技術(shù)，通過(guò)細(xì)胞質(zhì)雄性不育系、保持系和恢復(fù)系的配套來(lái)實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)突破了雜種優(yōu)勢(shì)在自花授粉作物中的技術(shù)障礙，為水稻大幅度增產(chǎn)開辟了新途徑。然而，該技術(shù)存在不足之處是不育性受細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核基因的共同控制，不育系選育效率低，配組不自由，導(dǎo)致雙親間遺傳差異小，難以充分利用水稻雜種優(yōu)勢(shì)。

（二）兩系法雜交水稻育種技術(shù)

兩系法雜交水稻育種技術(shù)是使用可根據(jù)氣候變化改變生殖特征，兼具雄性不育和正常繁殖功能的光溫敏不育系水稻與其他水稻品種雜交的雜交水稻培育方法。由于光溫敏不育系水稻的特性，不再需要使用保持系，便于尋找更適合的配對(duì)組合，大大提高了雜交水稻的培育便利性和糧食畝產(chǎn)量。

兩系法雜交水稻是指以光溫敏不育系為遺傳工具，結(jié)合保持系進(jìn)行育種的技術(shù)。雖然兩系法雜交水稻克服了三系法的不足，如不育系選育效率低和遺傳差異小等問(wèn)題，但也存在一些不足之處。其中最明顯的是光溫敏不育系的育性容易受生態(tài)因子調(diào)控，如不育系的臨界溫度可能隨著繁殖世代的增加而發(fā)生漂變，影響其實(shí)用性甚至完全喪失。

（三）以遺傳工程雄性不育系為遺傳工具的雜交水稻育種技術(shù)

第三代雜交水稻育種技術(shù)采用遺傳工程雄性不育系作為遺傳工具，以普通隱性核雄性不育系為母本，常規(guī)品種、品系為父本，研制新型雜交水稻。國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心已建立第三代雜交水稻育種技術(shù)體系，選育出一批不育系，培育出“叁優(yōu)一號(hào)”等強(qiáng)優(yōu)組合，實(shí)現(xiàn)了秈、粳亞種間的優(yōu)勢(shì)利用。該技術(shù)自由度高，育性穩(wěn)定，將成為中國(guó)雜交水稻育種技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

二、旱稻的新品種選育

（一）品種親本

以在陜西富平黃土山崖上發(fā)現(xiàn)的野生旱稻做母本，黑龍江農(nóng)家品種五優(yōu)c-2做父本。

（二）選育過(guò)程

利用生物技術(shù)研發(fā)出全新的三系遠(yuǎn)緣雜交方法，同時(shí)結(jié)合分子標(biāo)記方法進(jìn)行培育，篩選出優(yōu)秀的“旱香”系列旱稻品種，抗逆性極強(qiáng)，其抗旱機(jī)理是以野生旱稻F1代進(jìn)行研究獲得了優(yōu)秀抗旱材料，再結(jié)合以往研究抗旱性的方法，使植株的抗旱能力因而得到加強(qiáng)，從而使旱稻這種作物更有高抗旱性。

將選育得到的優(yōu)質(zhì)的F1代種子種植，成熟期收獲種子，通過(guò)組培鑒定和分子標(biāo)記等方法篩選得到的F2代種子繼續(xù)種植，得到F3代種子，以此往復(fù)，使優(yōu)質(zhì)的農(nóng)藝形狀穩(wěn)定遺傳，直到篩選得到F6 代優(yōu)質(zhì)的旱稻新品系。最后對(duì)F6 代通過(guò)選育擴(kuò)繁，選優(yōu)去劣，篩選出優(yōu)秀的“旱香系列”旱稻種子。

（三）“旱香”系列旱稻品種優(yōu)點(diǎn)

“旱香”系列旱稻品種具有很高的分蘗率，達(dá)到1∶18，生長(zhǎng)速度快，能夠適應(yīng)不同的溫度和濕度條件，米型為1∶2.6，每千粒重達(dá)到25.6 克，而且擁有濃烈的香氣和出色的口感。旱稻胚芽香米富含肌醇（14.4 毫克／100 克）、葉酸（20.7 徽克／100 克）等多種營(yíng)養(yǎng)素、弱堿性（pH＝7.1），能夠有效改善和改善高血脂、糖尿病及孕婦等群體體質(zhì)，長(zhǎng)期食用可以調(diào)節(jié)身體酸堿平衡，增強(qiáng)身體免疫能力，補(bǔ)充人體所需的多種微量元素，是一種高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的食品，具有養(yǎng)胃和調(diào)節(jié)血糖的功效，適宜各個(gè)年齡層食用。

“旱香”系列旱稻品種耐旱、耐瘠薄、適應(yīng)性廣，在重度干旱條件下僅需澆水一次即可正常生長(zhǎng)。該品種的根系發(fā)達(dá)，根粗長(zhǎng)，抗旱根系入地深度可達(dá)50厘米左右，營(yíng)養(yǎng)根系能長(zhǎng)到30厘米，可以從土壤中吸收足夠的水分。其葉片的細(xì)胞液濃度較高，因此對(duì)水分的需求較低。同時(shí)，旱稻還具有良好的復(fù)水能力，即在缺水一段時(shí)間后，能夠快速地恢復(fù)生長(zhǎng)。這些特性使得“旱香”系列旱稻品種適應(yīng)性較強(qiáng)，可以在缺水旱地、缺糧山區(qū)和肥力不高的坡地等種植環(huán)境中生長(zhǎng)。相比于其他旱作物，如玉米和大豆，旱稻品種的耐旱性更為強(qiáng)大，即使在七、八月連續(xù)20天高溫?zé)o雨的情況下仍能繼續(xù)生長(zhǎng)，令人驚嘆。該品種珍貴稀有，僅依靠露水就可以正常生長(zhǎng)，且具有良好的耐澇性，能夠在澇災(zāi)中獲得更高的產(chǎn)量。

旱稻與水稻產(chǎn)量持平，全生育期粗放式生長(zhǎng)，免耕栽培，旱種旱管，畝產(chǎn)550 公斤左右，毫不遜色傳統(tǒng)水稻產(chǎn)量，并從旱稻生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合我國(guó)北方氣候特點(diǎn)水資源情況分析，我國(guó)北方發(fā)展旱稻的可行性極其廣闊，現(xiàn)在也是我國(guó)旱田產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個(gè)重要突破口，因此我國(guó)發(fā)展旱稻前景非常好。

“旱香”系列旱稻品種具有廣泛的間作和套作能力，可與多種旱田作物進(jìn)行種植，適應(yīng)性強(qiáng)，且不會(huì)受到連作障礙。因此，“旱香”系列旱稻品種有助于豐富旱地一體化種植和國(guó)家提倡的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和供給側(cè)改革，同時(shí)也為農(nóng)民提供了一條可持續(xù)發(fā)展的致富之路。此外，“旱香”系列旱稻品種的投資成本僅為水稻的1/3，但其效益卻是水稻的2～3倍，節(jié)約了大量的水資源，對(duì)于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展有著積極的影響，同時(shí)也為夏糧增產(chǎn)提供了重要途徑，提高了我國(guó)稻米產(chǎn)量，降低了成本，增強(qiáng)了市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)抵御能力，為農(nóng)民創(chuàng)造了致富機(jī)會(huì)，在旱稻生產(chǎn)中發(fā)揮著積極的作用，并對(duì)我國(guó)今后的旱稻發(fā)展生產(chǎn)有著重要的推動(dòng)和影響。同時(shí)“旱香”系列旱稻品種是減少農(nóng)業(yè)碳排放量的優(yōu)選品種。